扫描探针显微镜系列及其应用综述

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1、!""0年!月西安电子科技大学学报（自然科学版）P8F*!""0第0"卷第$期!"#$%&’"()*+*&%#%*,-$.*/0W45*0"U4*$扫描探针显微镜系列及其应用综述田文超，贾建援（西安电子科技大学机电工程学院，陕西西安+$""+$）摘要：扫描探针显微镜将人类带入原子世界，使人类不仅能够观察到物质表面原子的排布情况，而且能够按照人类的意图实现原子操纵*回顾了扫描探针显微镜的历史，介绍了目前国际上各种系列的扫描探针显微镜基本原理、主要特点、研究现状和最新应用情况，重点介绍了原子操纵和生命科学、信息科学领域的应用，提出了扫描

2、探针显微镜目前的研究方向*关键词：扫描探针显微镜；扫描隧道显微镜；原子力显微镜；原子操纵；纳米技术中图分类号：,-+.!文献标识码：/文章编号：$""$#!."（"!""0）"$#"$"%#"(!"#$"%#&’()*#+#,*-.%/+/-.0-112%,-)%’./’()*#/,-..%.31$’4#+%,$’/,’1#/#$%#/!"#$%&’()*+,，-"#-.+’(/0+’（1234454675829:4;823<=>2<57=?>=88:>=?，@>A><=B=>C*，@>D<=+$""+$，’3>=<）54/)$-,

3、)：,3812<==>=?E:4F8G>2:4H24I8（1EG），J3>23J=C8=98A64:>;=?93894I4?:2<9938<94;>258C85，F824;8H<;8934A64:;<=>IK5<9>=?938H>=?58<94;<=A62<9>=?=<=4;898:#H2<58H9:K29K:8H4=938H45>AHK:6<28<=A64:938:8<5>L<9>4=46H>=?58#<94;<=AH>=?58#85829:4=A8C>28H*,3>H25>9M;9

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6、年，OQG公司苏黎世研究所的物理学家R*Q>==>=?和-*S43:8:发明了扫描隧道显微镜（1,G）察到了1（>$$$）表面清晰的原子结构，使人类第一次进入原子世界，直接观察到了物质表面上的单个原子，$&%)年他们为此获得诺贝尔物理奖*$&%(年，R*Q>==>=?在1,G的理论基础上，又发明了原子力显微镜（/PG），将观察对象由导体、半导体扩展到绝缘体*OC<=/;<94将/PG比作为“纳米世界的选拍照相机”［!］*在1,G和/PG的理论基础上，又相继发明了力调制显微镜（PGG）、相位检测显微镜（ETG）、静电力显微镜（7PG）

7、、电容扫描显微镜（1’G）、热扫描显微镜（1,3G）和近场光隧道扫描显微镜（U1VG）等各种系列显微镜*由于以上显微镜均是基于探针在被测试样表面上进行纵、横向扫描引起相关检测量变化的原理研制的设备，因此，国际上称以上各系列显微镜为扫描探针显微镜（1EG）*目前，1EG已不仅仅限于观察原子排列了，而已深深渗入微电子技术、生物技术、基因工程、生命科学、材料科学、表面技术、信息技术和纳米技术等各种尖端科学领域*尤其是用1EG来操纵单原子、单分子技术，将使人类从目前的微米尺度上对材料的加工迅速跨入到纳米尺度、原子尺度上的加工，完成单分子、单

8、原子、单电子器件的制作，从而导致相关学科高速发展*在信息科学上，1EG使信息存储量大幅度提高；在生命科学收稿日期：!""!#"$#$%基金项目：陕西省自然科学基金资助项目（&&’"(）作者简介：田文超（$&)%#），男，讲师，西安电子